E BEAM

EVAPORACIÓN POR E BEAM, UN VISTAZO

Durante el proceso de evaporación por haz de electrones “e-beam”, una corriente pasa a través de un filamento de tungsteno, el cual por efecto Joule y calentamiento promueve la emisión de electrones. Entonces, un alto voltaje es aplicado entre el filamento y el material el cual es contenido en el crisol, este voltaje acelera los electrones liberados hacia el crisol con el material que será evaporado. Finalmente, un campo magnético fuerte es aplicado para concentrar estos electrones en un haz que transfiera la energía de estos electrones al material que será depositado sobre cualquier substrato.

Deposición de materiales por e-beam. En la imagen a la derecha, Andrea Conzatti Cantú, una estudiante del Instituto Tecnológico de Orizaba, quien está haciendo su tesis en el desarrollo de sensores de pH, hace uso del sistema e-beam del cuarto limpio de CIDESI Querétaro.

Depósito y co-depósito de materiales en un sistema e-beam

El Sistema E-beam en el cuarto limpio de CIDESI Querétaro es uno de “los más populares”, también está equipado con dos sistemas de evaporación térmica además del sistema e-beam, el cual permite al equipo de Microtecnologías llevar a cabo el depósito de un solo material hasta varios depósitos de materiales sin abrir la cámara principal y romper el vacío lo que le da increíbles ventajas y posibilidades en la fabricación de dispositivos electrónicos.

Este sistema está dedicado a depositar metales y algunos dieléctricos. Los materiales que tenemos disponibles en el cuarto limpio son: Oro, Platino, Plata, Aluminio, Cromo, Níquel, Tungsteno, Óxido de Aluminio, Óxido de Silicio y Óxido de Cromo, principalmente.

La habilidad de depositar diferentes materiales nos permite trabajar en el desarrollo de sensores y dispositivos electrónicos para una amplia variedad de aplicaciones como detección de glucosa o sensores de contaminantes en el aire y muchos otros.

A la izquierda podemos observar el crisol con balas de oro, también, en la imagen derecha se puede observar el e-beam con el crisol con oro después del depósito.

Después del depósito y co-depósito las dos fuentes extra de evaporación térmica, el sistema e-beam tiene las siguientes capacidades:

  • Rotación y calentamiento del porta muestras a más de 50rpm y 650°C, respectivamente.
  • Depósito simultaneo de hasta tres obleas de cuatro pulgadas.
  • El depósito es controlado por software (control PID), en adición a eso el barrido del haz de electrones es programable de acuerdo al material depositado.
  • El espesor de las películas depositadas es monitoreado por un sensor inficon.
  • Finalmente, el equipo es respaldado por una bomba criogénica que permite alcanzar presiones de hasta E-8 Torr que garantiza la integridad en la pureza del material depositado.

Como se mencionó anteriormente, el ebeam tiene dos fuentes de evaporación térmica de materiales. Para el proceso de evaporación térmica. Es importante mencionar que la presión del alto vacío durante el depósito es crítica y fundamental para obtener buena homogeneidad en las películas depositadas.

Finalmente, el depósito de materiales por e-beam y métodos de evaporación térmica son ideales cuando se desarrollan aplicaciones tales como diodos o sistemas fotovoltáicos en base orgánica, porque la evaporación de los materiales es llevada a cabo a presiones del rango de E-6 Torr, lo cual evita la presencia de remanentes de oxígeno y humedad en la cámara principal.

La imagen a la derecha muestra balas de Níquel que serán depositadas por e-beam. La imagen a la izquierda muestra una oblea con sensores de temperatura y conductividad en la cual parte de la película de níquel fue removida por el proceso “lift off”. Estos sensores fueron diseñados y fabricados en el cuarto limpio de CIDESI Querétaro.

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